一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)涉及一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器，包括Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)，電光調(diào)制器雙臂上分別有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極。利用石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。該改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器可以選擇任意P個(gè)導(dǎo)波光電場(chǎng)振幅和Q個(gè)相位來(lái)構(gòu)成一個(gè)R=P*Q的組合幅度和相位調(diào)制。利用石墨烯的快速響應(yīng)特性，能進(jìn)一步提高現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率和容量，在相同的最小歐氏距離下，可以提供更多的信號(hào)點(diǎn)。?（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

An improved Mach-Zehnder electro-optic modulator based on graphene

The utility model relates to an improved Mach-Zehnder electro-optic modulator based on graphene, including Mach-Zehnder electro-optic modulator arms phase modulation and interference system, the electro-optic modulator arms respectively graphene film and Shi Moxi film electrode. By using graphene thin film electrode loaded graphene films on electric field through the electric field change of graphene films on the modulation arm light field energy absorption, and modulation of the amplitude and phase modulation arm guided optical waves. The improved Mach-Zehnder electro-optic modulator can be used to select any P Q amplitude and phase of the guided wave to form a R=P*Q amplitude modulation and phase modulation. The fast response characteristics of graphene can further improve the transmission rate and capacity of the existing optical fiber communication system. ?

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及光學(xué)儀器,尤其是基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器。
技術(shù)介紹
Mach-Zehnder電光調(diào)制器是一種常用的干涉型外調(diào)制器。其調(diào)制輸出光為兩個(gè)調(diào)制臂光場(chǎng)相互干涉的結(jié)果。現(xiàn)有Mach-Zehnder電光調(diào)制器所能獲得的信號(hào)點(diǎn)在其信號(hào)空間星座圖上只能位于一個(gè)圓環(huán)上。受限于此，隨著信號(hào)點(diǎn)的增加，信號(hào)點(diǎn)之間的歐氏距離將迅速減小，難以再增加更多的信號(hào)點(diǎn)，限制了光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率和容量。石墨烯(graphene)是由碳原子構(gòu)成的二維晶體,是其它碳材料同素異形體的基本構(gòu)成單元。將石墨烯施加不同電壓，石墨烯中電子的能量(費(fèi)米能級(jí))會(huì)改變，并影響對(duì)光子吸收的特性。目前，基于石墨烯的電光調(diào)制器已經(jīng)見(jiàn)諸報(bào)道(參見(jiàn)Ming Liu et.al，“Agrapheme-based broadband optical modulator, ” Nature N0.474, pp.64-67, 2011)。這種調(diào)制方式僅調(diào)制光場(chǎng)幅度，信號(hào)點(diǎn)都在一個(gè)維度上，在同等信噪水平下，所能提供的信號(hào)點(diǎn)小于多維信號(hào)調(diào)制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有Mach-Zehnder調(diào)制器和石墨烯電光調(diào)制器無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波光電場(chǎng)幅度和相位同時(shí)調(diào)制的問(wèn)題，本技術(shù)提出一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器，以增加更多的信號(hào)點(diǎn)，進(jìn)一步提高光通信系統(tǒng)的速率和容量。為達(dá)到以上目的，本技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是:一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,包括Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)，在Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上分別設(shè)有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極。所述干涉系統(tǒng)包括上調(diào)制臂上設(shè)有上調(diào)制臂電壓V1 (t)，下調(diào)制臂上設(shè)有下調(diào)制臂電壓V2 (t)。通過(guò)石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。本技術(shù)所述石墨烯薄膜覆蓋在Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上，并與石墨烯薄膜電極連接。上調(diào)制臂的石墨烯薄膜上設(shè)有石墨烯薄膜電極Pl和P2，下調(diào)制臂的石墨烯薄膜上設(shè)有石墨烯薄膜電極P3和P4。所述石墨烯薄膜電極連接在石墨烯薄膜上。所述電場(chǎng)的方向在由Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂和下調(diào)制臂所共同確定的平面內(nèi)。采用以上技術(shù)方案后，本技術(shù)的有益效果是:該改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器可以選擇任意P個(gè)導(dǎo)波光電場(chǎng)振幅和Q個(gè)相位來(lái)構(gòu)成一個(gè)R=P*Q的組合幅度和相位調(diào)制。利用石墨烯的快速響應(yīng)特性，能進(jìn)一步提高現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率和容量，在相同的最小歐氏距離下，可以提供更多的信號(hào)點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1為本技術(shù)的原理示意圖。圖2為本技術(shù)實(shí)施例的示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:根據(jù)圖1所示，本技術(shù)一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器，包括Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)(即上調(diào)制臂3，下調(diào)制臂4，上調(diào)制臂電壓V1 (t)，下調(diào)制臂電壓V2 (t)) Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上分別設(shè)有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極，通過(guò)石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。本技術(shù)所述石墨烯薄膜覆蓋在Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上，并與石墨烯薄膜電極連接。所述石墨烯薄膜電極連接在石墨烯薄膜上。上調(diào)制臂3的石墨烯薄膜I上設(shè)有石墨烯薄膜電極Pl和P2，下調(diào)制臂4的石墨烯薄膜2上設(shè)有石墨烯薄膜電極P3和P4。所述電場(chǎng)的方向在由Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂3和下調(diào)制臂4所共同確定的平面內(nèi)。如果:I爲(wèi)s 代表入射光電場(chǎng)函數(shù)；I 代表在石墨烯薄膜I上建立的在XZ平面上的幅度調(diào)制電場(chǎng)函數(shù)；I e2(t)代表在石墨烯薄膜2上建立的在Xz平面上的幅度調(diào)制電場(chǎng)函數(shù)；I m代表在Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂3上加載的入射光電場(chǎng)相位調(diào)制電壓函數(shù)；I ■代表在Mach-Zehnder電光調(diào)制器下調(diào)制臂4上加載的入射光電場(chǎng)相位調(diào)制電壓函數(shù)；I SiX(i)代表在Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂3內(nèi)的光場(chǎng)函數(shù)；I Si2(t)代表在Mach-Zehnder電光調(diào)制器下調(diào)制臂4內(nèi)的光場(chǎng)函數(shù)；I ^￠)代表經(jīng)過(guò)該改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器調(diào)制后的出射光電場(chǎng)函數(shù)；I 代表經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)Mach-Zehnder電光調(diào)制方式調(diào)制后的出射光電場(chǎng)函數(shù)。如果不加載幅度調(diào)制電場(chǎng)函數(shù)A(X)和AiX),則該調(diào)制器以傳統(tǒng)Mach-Zehnder電光調(diào)制器的方式工作，其調(diào)制后的出射光電場(chǎng)函數(shù)戽《 可以表示為 Sm 的=Sn(i).々.■+ βΩ( )'_ S.(1 + (7.e』XA.W>-A.WiM)⑴式中力一個(gè)復(fù)常數(shù)。由式(I)可知在這種調(diào)制方式下，信號(hào)點(diǎn)只能位于一個(gè)半徑為R的圓環(huán)上(理想情形下，|c|=i )。本技術(shù)中，石墨烯薄膜I和2上分別加載幅度調(diào)制電場(chǎng)巧④和巧⑶，其調(diào)制后的出射光電場(chǎng)函數(shù)可以表示為權(quán)利要求1.一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,包括Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)，其特征在于=Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上分別設(shè)有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極，所述干涉系統(tǒng)包括上調(diào)制臂上設(shè)有上調(diào)制臂電壓V1 (t)，下調(diào)制臂上設(shè)有下調(diào)制臂電壓V2 (t)，通過(guò)石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,其特征在于:所述石墨烯薄膜覆蓋在Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上，上調(diào)制臂(3)的石墨烯薄膜(I)上設(shè)有石墨烯薄膜電極Pl和P2，下調(diào)制臂(4)的石墨烯薄膜(2)上設(shè)有石墨烯薄膜電極P3和P4。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,其特征在于:所述石墨烯薄膜電極連接在石墨烯薄膜上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,其特征在于:所述電場(chǎng)的方向在由Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂(3)和下調(diào)制臂(4)所共同確定的平面內(nèi)。專(zhuān)利摘要本技術(shù)涉及一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器，包括Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)，電光調(diào)制器雙臂上分別有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極。利用石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。該改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器可以選擇任意P個(gè)導(dǎo)波光電場(chǎng)振幅和Q個(gè)相位來(lái)構(gòu)成一個(gè)R=P*Q的組合幅度和相位調(diào)制。利用石墨烯的快速響應(yīng)特性，能進(jìn)一步提高現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率和容量，在相同的最小歐氏距離下，可以提供更多的信號(hào)點(diǎn)。文檔編號(hào)G02F1/035GK203054376SQ20本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach?Zehnder電光調(diào)制器，包括Mach?Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)，其特征在于：Mach?Zehnder電光調(diào)制器雙臂上分別設(shè)有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極，所述干涉系統(tǒng)包括上調(diào)制臂上設(shè)有上調(diào)制臂電壓V1(t)，下調(diào)制臂上設(shè)有下調(diào)制臂電壓V2(t)，通過(guò)石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁錚，丁榮，義理林，倪振華，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：泰州巨納新能源有限公司，
類(lèi)型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：